中国近海海雾持续和消散问题的探讨

本文从空气稳定度和天气型两方面讨论海雾生成之后，如何持续和消散问题。发现在一定条件下、低空空气层结中“干层”的存在，利干雾的持续，而天气型转变带来的风和降水，常使海雾趋于消散。     

第一讲 海雾及其分类

一、雾的一般提法 雾是低层大气在贴近下垫面的一种凝结现象,在陆上和海上都可以生成,但海雾是指在海洋影响下生成在海洋上的雾,因而其生成、维持和消散的过程具有其自身的特点。海雾的存在与海洋环境有着密切的关系,而海洋环境主要指的是水文状况和气象条件。换句话说,海雾是在特定的海洋水文和气象条件下产生的,在那些经常可以满足成雾条件的海区,海雾出现的机会就多,反之亦然,因而海洋上海雾的分布具有很强的区域性和季节性。 海雾在海上形成后,会随风逐流,向风的下游扩展。在沿海地区,海雾自然可以登陆,深入陆地,有时达几十公里,登陆后的海雾,仍保持海雾的特征,但在新的环境影响下,很快变性消散,或变成低云。不过在近海处,登陆的海雾虽不断消散,却又不断有新的从海上补充,所以沿海地区有时海雾会持续几天。 海雾在海上生成被输送到陆上,自然仍称海雾,但在陆地上生成的雾扩展到海上却不是海雾,尤其那些在陆上生成随天气系统移到海上的雾,只能叫做“海上的雾”。例如象锋面雾,纯属天气系统的雾,陆上有,海上也有,虽然海洋可以给予一定程度的影响,但它的生成,却出于天气系统,而不是纯粹海洋的影响,因而不能列入海雾的范围。     

北部湾海雾过程的天气系统分型研究

采用2011—2016年NCEP/NCAR再分析格点资料和北部湾沿海6个气象站的常规气象观测资料,利用天气学方法对北部湾沿海出现大雾时的大尺度天气背景、地面形势进行了分类总结,探寻北部湾发生海雾时各类型天气系统的共同特点。结果表明:北部湾海雾的天气环流类型可分为西南倒槽型、入海高压后部型、均压场型、静止锋型、冷锋前部型和高压底部型,其中西南倒槽型、入海高压后部型、均压场型、静止锋型是4种主要的环流型,造成的北部湾海雾日数相对较多,而冷锋前部型和高压底部型造成的海雾日数较少;西南倒槽型、静止锋型的海雾过程持续时间较长、能见度较低,高压底部型的海雾消散较快;地面风速小、500 hPa高空存在偏西或西南急流、大气层结稳定是海雾出现时各类天气型的共同特点。     

应用模糊聚类分析划分海雾天气过程

天气阶段或天气过程的划分以及两张天气图的相似,实际上它们都是在模糊概念下的区分与相似。因此,应用模糊集理论中的某些原理与方法来研究它们比较合适。关于这方面的工作,我国气象工作者已作了比较成功的尝试。 青岛近海海雾多发生在春夏两季,盛行平流雾。平流雾是在一定的流场形势下才能发生,而且雾区大、雾性浓、持续性也很强,从雾生、持续到消散形成一个完整的天气过程。为了进一步研究海雾过程中各种气象要素的变化特征,正确划分海雾过程是个     

海南东部沿海一次海雾天气过程的分析

利用站点观探测资料、气象卫星资料和ERA-Interim数据对2017年2月21日下午到23日早晨海南岛东部沿海一带出现的一次海雾过程进行成因分析。结果表明:(1)此次海雾具备辐射和平流两种性质,海雾生命周期中,层云和海雾发生4次相互转化,而新一轮冷空气使海雾过程结束;(2)海雾发生在入海变性的高压脊天气系统中,100～200 m有逆温层存在,为海雾的生成维持提供较好的背景环境;(3)海雾期间边界层高度小于300 m,边界层适度的抬升有利于海雾生成和维持;(4)低层偏南风为海南岛东部海面输送水汽和热量。在海雾生成发展阶段,感热输送大于潜热,而消散阶段潜热输送大于感热。风场输送的热量增大海气温差,增强湍流热量输送,造成降温增湿使海雾生成维持。     

春季黄海海雾中的激光衰减特性研究

海雾严重影响舰艇航行,而且在雾中舰载激光武器和激光雷达的工作效能受到制约。因此,研究激光在雾中的衰减特性对军事行动具有重要的科学意义。基于WRF中尺度气象研究模式,对2015年3月28日-4月1日的海雾过程进行模拟分析,发现使得海雾维持的是黄海南部输送来的暖湿气流,随后一个很强的冷高压使得风向转北,干冷平流切断了水汽输送,破坏了逆温层结构,海雾消散。考虑到春季黄海海雾产生和消散的天气形势,在海雾刚产生时,下风区的激光衰减系数小;海雾维持过程中,海雾雾区的外围衰减系数小;海雾快要消散时上风区衰减系数小。研究发现,海雾可以使得10.6μm红外激光的探测距离大大减小,在浓雾情况下,探测距离仅为正常情况下的2%。     

上合组织青岛峰会期间海雾维持和消散阶段的环境场特征

利用常规观测、地面加密自动站及NCEP再分析资料,针对上合组织青岛峰会的气象服务过程,对海雾维持和消散两个阶段的气象要素特征进行了分析。结果表明:1)当能见度低于1 000 m时,相对湿度为99%,能见度介于1 000～2 000 m之间时,相对湿度为95%～99%。2)近地面层30°N以北黄海海域持续吹东南风,并在青岛形成水汽辐合中心,有利于青岛形成海雾;当东南风转为东北风,水汽辐合中心减弱或消失时,海雾趋于消散。3)在海雾维持阶段,逆温层最低高度稳定在980 hPa以下,总逆温差逐渐增强,逆温梯度跃升与海雾强度增强同步;最大逆温层厚度和逆温层总厚度下降12 h后海雾逐渐减弱,逆温层最低高度上升时能见度也随之上升。4)白天逆温层之上为下沉运动,之下为上升运动,夜间700 hPa之下均为上升运动,且上升运动中心位于逆温层之下,这种垂直结构有利于逆温层和海雾的维持;当逆温强度减弱,垂直运动穿越逆温层贯穿700 hPa以下对流层时,海雾趋于消散。     

2018年6月青岛近岸一次海雾导致能见度变化的成因分析

2018年6 月5~9日青岛近海发生一次海雾天气过程,为6月9日2018上海合作组织青岛峰会开幕式演出的天气预报服务,特别是能见度精细化预报带来了很大的预报难点。本文分析了此次海雾天气的生消过程,并重点讨论了6月9日能见度变化的主要原因。4~7日边界层内接近接地的强逆温层的建立,有利于海雾的形成与维持。由于白天时段日射增温导致能见度好转,海雾出现日变化。自7日夜间开始地面气压场梯度明显减弱,南风减弱转为偏东风,暖湿气流供应减弱不利于海雾天气的维持。8日之后,边界层内上升运动逐渐增强且混合层高度明显增加,中低层干冷空气的侵入,导致边界层内逆温结构被破坏、近地面湿层消失,使此次海雾过程趋于消散。9日傍晚的能见度条件基本达到演出要求。9日夜间受焰火燃放污染物影响,能见度短时波动。各种海雾客观预报方法预报准确率达到66%左右,主观预报订正准确性高于客观预报。     

不同气流路径的春季黄海海雾天气与大气-海洋特征

春季（四至五月）是黄海海雾的多发季节,也是亚洲季风的转换季节。 本文对发生在1960-2006年春季的黄海海雾,及其雾气相关的天气特征和大气-海洋条件进行了综合分析。海雾根据I_COADS海面观测数据和同期NCEP/NCAR再分析资料风场的气流后向轨迹聚类分析,可进行气流路径分类。在气流路径分析的基础上,对春季黄海海雾的大尺度低层环流型及其相关的地表散度、湿度垂直分布、水汽水平输送及大气-海表温度差异进行了分析。主要结论总结如下：（1）导致春季黄海海雾形成的气流主要可分为四条路径。气流分别来自黄海的西北、东、东南和西南侧。（2）春季黄海海雾的发生有两种典型的天气型：黄海高压型（HSH）、气旋和反气旋耦合型（CAC）。两种天气型在四月份的出现比例大致相同;但在五月份HSH型的出现比例下降到三分之一左右,而CAC型上升到三分之二左右。（3）HSH和CAC两种天气型的共同特征是黄海位于地面散度中心。 （4）对于HSH型海雾,水汽主要来自局部蒸发,低层大气之上存在明显的干层;对于CAC型雾,水汽主要来自黄海以外,低层大气具有深厚的高湿度层。（5）由于天气型及其湿度垂直分布和水汽水平输送的差异,海雾可分为两类。多数的CAC型海雾为“暖”海雾,而HSH型海雾中的“暖”和“冷”海雾的比例几乎相同。     

黄海平流海雾的观测分析

利用大量的地面站点观测、卫星监测和非常规观测资料,统计分析了海雾的时空分布特征、卫星云图特征及影响黄海海雾的气象和水文因子.结果表明,黄海海雾随时间和空间而变化,在空间分布上,雾频随着纬度增高而增加;海雾与海上风速的大小和方向有密切关系;海雾出现与海表温度、气-海温差、露点温度有关;海流是影响海雾形成的水文因素之一;海雾是大气处在稳定层状态下的一种凝结现象,有海雾不一定有逆温,但是逆温层的消散却为海雾的消散提供了有利的依据.     

湄洲湾海雾的初步分析

分析福建湄洲湾1985－1992年海雾的气候特点,发现79％的海雾发生在2－5月。应用中国气象局北京气象中心出版的历史天气图,对本区海雾进行天气学分型,结果表明,有89％的海雾出现在锋面偏北,南高北低,东脊型中,利用850hPa天气型的消空条件,结合气象因子和单站资料,得出了湄洲湾海雾的短期预报指标,并建立了预报方程。     

第三讲 海雾的水文气象特征

海雾是在一定的水文条件和特定的天气背景下产生并维持的。世界各大洋主要雾区分布表明,冷暖海流交汇的海洋锋区,为海雾的生成提供了优越的水文条件,因为穿过锋区,水平方向的温度梯度很大;但也不是每天都有海雾发生,这与当时的天气条件如风场,近水层的大气温湿度以及空气的稳定度等有关。世界各地海雾的水文气象条件各有异同,本讲将以中国海及其临近海域海雾的水文气象特征为依据加以分析,同时介绍海雾的某些微观物理特征。 一、水文气象条件 (一)水温和水气温差 西北太平洋及其边缘海域的海雾,以平流冷却雾为主,尤其在多雾的春、夏季。产生条件是暖空气平流到冷海面上,因此它的生成与消散,必然与海表面温度,大气和海水温度差以及风场有关,当海面上的空气在平流冷却过程中,气温降到露点温度,空气方可饱和,如果露点温度恰好等于水温,那么低层空气凝结成雾是顺理成章的。但是,如果水温很高,而空     

海雾中期天气过程分析及预报

海雾是海上的重要危险性天气之一.国内外关于海雾生消机制、气侯特征及短期预报方面研究成果甚多,而中期分析及预报方面的研究甚少,这是海洋气象中值得探索的课题.作者曾分析了黄海北部海区春季海雾过程生消、持续规律,指出海雾与中期环流形势演变及南支槽活动有密切关系.     

湄洲湾海雾的发生规律和成因分析

利用湄洲湾及近海3个气象站1974～2003年和1个气象站1985～2003年的地面观测资料,统计分析了湄洲湾海雾的天气气候特征.湄洲湾海雾具有明显的年际变化,而且季节差异显著,其中2～5月是海雾的盛季.初步分析了湄洲湾海雾的成因,归纳得出2～5月该海湾海雾生成前的3种环流天气形势:锋面型、入海高压后部型、高压底部型.在对海雾生成的水文气象要素分析的基础上,得出了2～5月海雾发生的一般规律,为海洋预报和服务提供一定的参考依据.     

我国东部沿海一次局地海雾抬升成云过程分析

利用洪家站L波段雷达探空资料、高分辨率海气耦合模式再分析资料、静止气象卫星云图和地面观测资料,分析了一次黄东海海雾抬升为低云,使海雾消散的过程。发现近海面偏南风速突然增强,海洋大气边界层(MABL)中机械剪切加强,湍流混合层向上发展,是导致海雾抬升转化为低云的主要原因。近海面风速突然增加与高空急流北抬、平均层槽脊振幅加大、槽前正涡度平流输入诱使地面低压系统发展、地面气压梯度力增大有关。近海面气温升高对海雾消散也有作用,气温升高的原因是暖平流、绝热下沉和海气界面热通量的综合效应。其中,东海海洋锋(STF)冷区的下沉气流可能对边界层内的绝热下沉增温和低云的形成高度有重要的影响。该研究为海雾消散预报提供了新的思路。     

舟山海雾发生问题探讨

海雾是近年来造成舟山海上交通和海上作业发生灾害性事件最为突出的危险天气现象,本文通过天气形势、大气稳定度、相对湿度、温度、风向风速及海温等资料分析,对舟山海雾的发生与消散及持续问题进行了探讨,得出了一些规律.     

夏季低压控制下黄海西北部海域海雾发生气象条件合成分析

利用瞬变扰动分析的原理,提供了一个可以客观判定海雾发生时天气类型的方法。在分类结果的基础上,对环流形势、散度和垂直速度以及温度湿度的垂直廓线等进行合成分析,得到低空(1 000 h Pa)为低压扰动下发生海雾(L型海雾)的环流和物理量场基本特征,并与高压控制下海雾(H型海雾)进行对比,结果表明:1)L型海雾位势高度负异常扰动主要表现在低层,其平均值为-65.66 gpm,向上逐渐减弱;2)L型海雾在发生时其逆温强度小于H型海雾,雾层较厚,雾层上空湿度仍然比较大,而H型海雾雾层上空有比较明显的干层;3)L型海雾在垂直方向上的分布具有三层结构,第一层1 000~950 h Pa为辐合伴有弱上升和下沉运动,第二层950~850 h Pa为辐散伴有弱下沉运动,第三层850~500 h Pa为逐渐加强的上升运动;H型海雾为两层结构,1 000 h Pa为辐散伴有弱的上升和下沉运动,950~500 h Pa为一致的下沉运动;4)概率密度统计分析进一步定量表明了L型和H型海雾发生时垂直运动以及相对湿度在各层中的分布情况。这些结论对黄海西北部夏季低压环流形势下海雾的预报提供了重要参考。     

海雾对沿海地区的影响程度初探——2008年春季两次黄海海雾过程分析

利用多种观测资料、再分析资料和WRF模式,对2008年4月29-30日和5月2-3日两次黄海春季海雾进行对比分析,研究黄海海雾影响沿海地区的因素。分析表明：（1）两次海雾过程均属于平流冷却雾过程。在低层水平方向上,合理的高、低压配置,使气流持续地从暖湿海面输送到冷海面上,有利于形成深厚的海雾,进而在海风的作用下影响沿海地区。在垂直方向上,边界层内上干下湿的结构有利于海雾的发展与维持。（2）边界层内稳定持续的逆温层结构,使水汽在逆温层内累积,有利于海雾的发展与维持。雾顶的长波辐射冷却作用以及雾层内适度的湍流有利于海雾的发展与维持;而低层风速增大会引起机械湍流的迅速增长,进而导致海雾消散。（3）海雾影响明显时,对应黄海海域上空的暖平流较强,水汽通量较大,暖湿平流来源于较暖的海面。反之,对应黄海海域上空的暖平流较弱,水汽通量较小,暖湿平流来源于较冷的海面。     

上海近海一次低压控制下春季海雾空间差异分析

根据海上浮标实测数据和再分析数据,发现2016年4月20-23日长江口航道附近南北海雾存在的显著空间差异主要受到水汽以及风场的影响。分析表明:(1)本次海雾过程高空受低压槽控制近地面处低压过境,切变线东移导致低空风向的迅速转变,此后受到暖锋影响,导致短时小雨过程的发生;(2)此次海雾过程受风场的影响较大,盛行南风时水汽充足,湿度较大,容易产生海雾,受西北风主导时,则容易出现海雾消散的情况;(3)长江口外北部站点和南部站点存在显著空间差异性,北部站点能见度明显好于南部站点,并且在此次海雾过程中北部站点先于南部站点出现一次能见度好转的情况,这是由于低压过境导致风向骤变,北部未获得充分的水汽供给所致。此次低压槽天气过程在长江口南北产生区域差异显著的海雾,对这种典型风向骤变过程分析有助于为航运密集的长江口海雾预报提供参考。     

近十年中国海雾研究进展

中国沿海和近海是多海雾区.由于海雾发生时能见度低,往往导致人员和财产损失.文中对中国近十几年有关海雾的研究进行了回顾,包括海雾天气气候学研究、海雾数值研究、海雾卫星遥感实时监测技术研究和海雾微物理研究.对一些问题进行了讨论,并对今后海雾研究的发展提出了若干看法.